一种眼底成像镜头、眼底相机以及眼底成像方法
技术领域
本发明涉及眼底相机相关技术领域，更准确的说涉及一种眼底成像镜头、眼底相机以及眼底成像方法。
背景技术
眼底相机是一种通过眼底成像来检查眼球基底的装置，其基本原理是将光源导入被观察眼球的眼底，再通过成像结构将眼底成像于相机的感光部件，眼底相机可拍摄眼底的照片或摄制视频，便于保存和分析。眼底相机由眼底成像镜头和图像感测模块组成。
现有技术中，为了引导被观察者的眼球聚焦在指定的距离和方向，通常采用在眼底相机中设置固视屏的方式，并通过设置光学元件将固视屏成像到眼底。例如，名称为一种可视度调节的自适应光学眼底相机(公开号CN103271717A)的发明中，公开了通过在眼底相机的眼底成像光路上分出旁支光路，并在旁支光路中加入透镜器件和固视屏的结构，将固视屏成像到眼底，这种结构较为复杂、体积较大，使用不够便捷，且不够便携。
针对上述问题，本领域出现了一些便携式的眼底相机。现有的便携式眼底相机通常采用在眼底的第一次成像面或第二次成像面附近设置有分束器和固视屏组成的固视模块的方案，使得固视屏与眼底像面形成共轭关系。
具体的，名称为透镜模块及眼底相机(公开号CN103926679A)的发明，采用了在第一次成像面附近设置固视模块的方案。由于眼睛屈光度的差异(例如近视患者和远视患者的屈光度差异较大)，眼底经过网膜物镜成像的第一次成像面位置会随着不同的屈光度产生较大幅度的变化。因此，该方案只针对某一特定屈光度值的眼睛，实现固视屏和第一次成像面共轭。对不同的屈光度的眼睛成像时，固视屏和第一次成像面不再是共轭的，也即和第二次成像面不再共轭。这时第二次成像面精确的和相机的图像感测模块重合，和眼睛看到清晰的固视屏无法同时实现。可见，对不同屈光度的眼睛，此方案中固视模块无法精确地引导眼底相机的对焦。
名称为眼底相机(公开号CN105581771A)的发明，采用了在第二次成像面附近设置固视模块的方案。相对于第一种方案，该方案只需将固视模块与图像感测模块的相对位置保持固定，就能够让固视屏始终和第二次成像面保持共轭关系，通过固视模块来引导眼底相机的对焦。但是，该方案也存在一定缺陷，由于固视模块紧邻图像感测模块，固视屏发出的光会受到临近镜片的反射形成鬼像和杂散光，严重影响拍摄到的图像质量。
综上，本领域现有的技术方案无法同时满足方便操作、便携、精确对焦、高质量拍摄的要求。现有的眼底成像镜头、眼底相机以及眼底成像方法均存在较大的提升空间。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种眼底成像镜头，能够针对不同屈光度的眼睛，在不增加旁支光路的情况下，精确地引导对焦，且可有效消除鬼像和杂散光，提高拍摄到的图像质量。
本发明的另一个目的在于提供一种眼底相机，应用所述眼底成像镜头，有效减小体积，同时保证拍摄图像质量。
本发明的另一个目的在于提供一种眼底成像方法，通过所述眼底成像镜头进行调节，提高操作便捷性和准确性。
为了达到上述目的，本发明提供一种眼底成像镜头，包括网膜物镜、光阑、照明光源、中继镜头以及固视模块，所述网膜物镜、所述光阑、所述中继镜头同光轴依次排列，所述光轴为主光轴；所述网膜物镜与眼睛对齐设置；所述照明光源发出的照明光经过所述网膜物镜入射所述眼睛，所述照明光投射至所述眼睛的眼底，眼底产生反射光从所述眼睛出射，所述反射光经所述网膜物镜后成像于第一次成像面，所述反射光继续经过所述中继镜头将所述第一次成像面成像于第二次成像面；所述中继镜头包括至少一片可沿主光轴方向移动的中继镜片，所述固视模块可沿主光轴移动的设置在所述网膜物镜和所述第一次成像面之间。
优选地，所述中继镜片与所述固视模块联动。
本发明提供一种眼底相机，包括所述眼底成像镜头和图像感测模块，所述图像感测模块设置在所述第二次成像面处。
本发明提供一种眼底成像方法，采用所述眼底成像镜头，包括步骤：
(A)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(B)调节所述中继镜片和所述固视模块联动进行对焦。
本发明提供一种眼底成像镜头，包括网膜物镜、光阑、照明光源、中继镜头以及固视模块，所述网膜物镜、所述光阑、所述中继镜头同光轴依次排列，所述光轴为主光轴；所述网膜物镜与眼睛对齐设置；所述照明光源发出的照明光经过所述网膜物镜入射所述眼睛，所述照明光投射至所述眼睛的眼底，眼底产生反射光从所述眼睛出射，所述反射光经所述网膜物镜后成像于第一次成像面，所述反射光继续经过所述中继镜头将所述第一次成像面成像于第二次成像面；所述中继镜头包括至少一片可沿主光轴方向移动的中继镜片，所述固视模块位于所述中继镜头和所述第二次成像面之间；所述固视模块包括固视屏、分束器、起偏器以及检偏器，所述固视屏光轴与所述主光轴垂直设置，所述分束器光轴与所述主光轴及所述固视屏光轴共面，且所述分束器光轴与所述主光轴呈45°角设置，所述起偏器设置在所述固视屏和所述分束器之间，且所述起偏器与所述固视屏平行设置，所述检偏器设置在所述分束器后部，且所述检偏器与所述主光轴同轴。
本发明提供一种眼底相机，包括所述眼底成像镜头和图像感测模块，所述图像感测模块设置在所述第二次成像面处。
本发明提供一种眼底成像方法，采用所述眼底成像镜头，包括步骤：
(A)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(B)调节所述中继镜片进行对焦。
本发明提供一种眼底相机，包括眼底成像镜头和图像感测模块，所述眼底成像镜头包括网膜物镜、光阑、照明光源、中继镜头以及固视模块，所述网膜物镜、所述光阑、所述中继镜头同光轴依次排列，所述光轴为主光轴；所述网膜物镜与眼睛对齐设置；所述照明光源发出的照明光经过所述网膜物镜入射所述眼睛，所述照明光投射至所述眼睛的眼底，眼底产生反射光从所述眼睛出射，所述反射光经所述网膜物镜后成像于第一次成像面，所述反射光继续经过所述中继镜头将所述第一次成像面成像于第二次成像面；所述固视模块位于所述中继镜头和所述第二次成像面之间；所述固视模块包括固视屏、分束器、起偏器以及检偏器，所述固视屏光轴与所述主光轴垂直设置，所述分束器光轴与所述主光轴及所述固视屏光轴共面，且所述分束器光轴与所述主光轴呈45°角设置，所述起偏器设置在所述固视屏和所述分束器之间，且所述起偏器与所述固视屏平行设置，所述检偏器设置在所述分束器后部，且所述检偏器与所述主光轴共光轴；所述图像感测模块设置在所述第二次成像面处；所述图像感测模块可沿所述主光轴方向移动，所述固视模块可沿所述主光轴方向移动，且所述固视模块与所述图像感测模块移动同步且轨迹相同。
本发明提供一种眼底成像方法，采用所述眼底相机，包括步骤：
(A)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(B)同步调节所述固视模块和所述图像感测模块进行对焦。
优选地，所述固视模块包括固视屏，所述固视屏上具有若干子区域。
优选地，所述照明光源由近红外光源和白光源组合构成。
优选地，所述网膜物镜包括至少一片物镜镜片；当所述网膜物镜包括一片物镜镜片时，所述物镜镜片至少一个表面为非球面；当所述网膜物镜包括至少两片物镜镜片时，所述物镜镜片组成多胶合透镜，且所述多胶合透镜至少一个表面为非球面。
优选地，所述光阑中部具有圆形的通光孔，所述照明光源包括若干个白光光源和若干个近红外光源，且若干所述白光光源和若干所述近红外光源均匀混合成环状排列，所述照明光源紧邻所述光阑设置。
与现有技术相比，本发明公开的一种眼底成像镜头、眼底相机以及眼底成像方法的优点在于：所述眼底成像镜头能够适用于不同屈光度眼睛的成像，且对焦精确度高，成像质量好；所述眼底成像镜头通过设置照明光被角膜相对于光轴大角度反射，滤除大部分角膜反射光，且通过光阑滤除照明光引入的残余的鬼像和杂散光，进一步提高图像质量；通过在所述固视屏上形成多个子区域，增大了眼底成像视场；所述眼底相机方便操作，便于携带，被拍摄者可自行完成拍摄操作；所述眼底成像方法操作便捷，且精确度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1所示为本发明一种眼底成像镜头第一个较佳实施例的结构示意图。
如图2所示为本发明一种眼底相机第一个较佳实施例的结构示意图。
如图3所示为本发明一种眼底成像镜头第二个较佳实施例的结构示意图。
如图4所示为本发明一种眼底相机第二个较佳实施例的结构示意图。
如图5所示为本发明一种眼底相机第二个较佳实施例的一种变体的结构示意图。
如图6所示为本发明一种眼底成像镜头的固视屏的结构示意图。
如图7所示为本发明一种眼底成像镜头的照明光源发出照明光的光路图。
如图8所示为本发明一种眼底相机的照明光源发出照明光的光路图。
如图9所示为所述照明光源的结构示意图。
如图10所示为所述照明光源在眼底形成的照明效果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明一种眼底成像镜头第一个较佳实施例，所述眼底成像镜头10包括网膜物镜11、光阑12、照明光源13、中继镜头14以及固视模块30。网膜物镜11、光阑13、中继镜头14同光轴依次排列，所述光轴为主光轴。照明光源13设置在光阑12朝向网膜物镜11的一侧，网膜物镜11与眼睛4对齐设置。照明光源13发出的照明光经过网膜物镜11入射眼睛4，照明光投射至眼睛的眼底，眼底产生反射光从眼睛出射，反射光经网膜物镜11后将眼底图像成像于第一次成像面I1，反射光继续经过中继镜头14将第一次成像面I1成像于第二次成像面I2。中继镜头14包括至少一片中继镜片，且至少一片中继镜片可沿主光轴方向移动。固视模块30设置在网膜物镜11和第一次成像面I1之间，且固视模块30可沿主光轴方向移动。
具体的，固视模块30包括固视屏31和分束器32，固视屏31光轴与主光轴垂直设置，分束器32光轴与主光轴及固视屏光轴31共面，且分束器32光轴与主光轴呈45°角设置。
网膜物镜11包括至少一片物镜镜片。优选地，网膜物镜11包括一片双凸面的非球面物镜镜片，且所述物镜镜片至少一个表面为非球面。优选的，网膜物镜要有尽量少的镜片-空气界面，比如：网膜物镜是一片非球面镜片；或者，网膜物镜是一片包含非球面的双胶合透镜或多胶合透镜。该设置能够减少网膜物镜多个表面的反射造成的鬼像和杂散光，同时消除一部分相差。
中继镜头14中至少一片中继镜片可沿主轴方向移动，可以针对不同屈光度的眼睛4调节中继镜片进行对焦。并且，由于该实施例中固视模块30位于第一次成像面I1附近，对不同屈光度眼睛成像时，第一次像面I1会产生偏移，在调节中继镜片时需要同时调节固视模块30，以进行屈光度的补偿。优选地，可设置移动的中继镜片与固视模块30联动，以保证固视模块30与第一次成像面I1始终保持共轭的关系，以保证眼睛凝视固视屏31时的精确对焦。值得注意的是，中继镜片与固视模块30的移动轨迹不同，相互之间需要有精确的函数关系。例如，可使用凸轮等机械传动结构来实现中继镜片与固视模块30以精确的函数关系联动。对焦调节可采用手动或电动的形式。当采用电动形式调节中继镜片和固视模块30时，可以选用电动机、音圈马达、超声电机等装置来驱动中继镜片和固视模块。若采用两个电机分别驱动中继镜片和固视模块，可以在不需要凸轮等机械传动结构情况下实现二者移动轨迹之间精确的函数关系。采用电动形式调节中继镜片和固视模块，操作更加方便快捷。
如图2所示为本发明一种眼底相机第一个较佳实施例，所述眼底相机1包括所述眼底成像镜头10和图像感测模块20，图像感测模块20设置在第二次成像面I2处。图像感测模块20包括电路基板21和图像传感器22，图像传感器22安装在电路基板21上，且图像传感器22位于第二次成像面I2处。进一步的，可设置图像感测模块20与固视模块30联动，通过手动或电动的形式驱动图像感测模块20与固视模块30移动。
针对第一个较佳实施例，本发明提出一种眼底成像方法，包括步骤：
(A)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(B)调节所述中继镜片和所述固视模块联动进行对焦。
如图3所示为本发明一种眼底成像镜头第二个较佳实施例，第二个较佳实施例与第一个较佳实施例的区别点在于固视模块。第二个较佳实施例中的固视模块30A位于中继镜头14和第二次成像面I2之间。固视模块30A包括固视屏31A和分束器32A，固视屏31A光轴与主光轴垂直设置，分束器32A光轴与主光轴及固视屏光轴31A共面，且分束器32A光轴与主光轴呈45°角设置。中继镜头14包括至少一片中继镜片，且至少一片中继镜片可沿主光轴方向移动，固视模块30A固定不动。通过移动中继镜片，无需移动固视模块30A即可使固视屏31A与第二次成像面I2保持共轭的关系。
如图4所示为本发明一种眼底相机第二个较佳实施例，所述眼底相机1包括所述眼底成像镜头10和图像感测模块20，图像感测模块20设置在第二次成像面I2处。由于固视模块30A邻近图像感测模块20，为了解决由固视光映入的鬼像和杂散光问题，固视模块30A进一步包括起偏器301A和检偏器302A，起偏器301A设置在固视屏31A和分束器32A之间，且起偏器301A与固视屏31A平行设置，检偏器302A设置在分束器和图像感测模块20之间，且检偏器302A与主光轴共光轴。固视屏31A发出的固视光经起偏器301A后起偏，被分束器32A反射后偏振方向为水平或竖直方向，设置检偏器302A的方向使其仅允许竖直或水平方向的偏振光透过，从而被中继镜头14等反射的固视光会被检偏器302A过滤掉，达到抑制由固视光引入的鬼像和杂散光的目的，有效提高图像质量。
针对第二个较佳实施例，本发明提出一种眼底成像方法，包括步骤：
(C)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(D)调节所述中继镜片进行对焦。
如图5所示为本发明一种眼底相机第二个较佳实施例的一种变体，该变体中设置中继镜头14固定不动，图像感测模块20可沿主光轴方向移动，以实现对焦。相应的，该变体中需要设置固视模块30A可沿主光轴方向移动，且固视模块30A与图像感测模块20移动同步且轨迹相同，以保证固视屏31A与第二次成像面I2保持共轭的关系。优选地，设置固视模块30A与图像感测模块20固定连接，对焦时同步移动固视模块30A和图像感测模块20，在保证固视屏31A与第二次成像面I2保持共轭关系的同时，操作更加方便。
针对第二个较佳实施例的变体，本发明提出一种眼底成像方法，包括步骤：
(C)操作所述眼底成像镜头对准眼睛；
(D)同步调节所述固视模块和所述图像感测模块进行对焦。
适用于上述实施例和实施例变体的，可设置固视屏31上具有若干子区域，当眼睛凝视固视屏31上不同的子区域时，眼睛会自发的转动至相应的角度，从而能够对眼底相应位置进行成像，方便实现对眼底重点需要观察的区域进行成像，且能够间接实现增大眼底成像视场的目的。为了划分固视屏31上的子区域，可以采用多种方式，固视屏31上可设置各种光源构成的阵列或图案，可设置若干个灯珠(可以是卤钨灯，氙灯，LED，Vcsel等等灯珠)组成的阵列或图案，也可设置为被光源照明的分划板，也可以采用数码管这简单的显示器件，或者是是液晶显示屏，LCOS，LED，OLED等各种显示屏。
具体的，如图6所示，固视屏31上具有9个环绕分布的圆圈311，当眼睛凝视中间的圆圈时，拍摄到眼底中部的图像，当眼睛凝视周围的圆圈时，拍摄到眼底周部的图像。
适用于上述实施例和实施例变体的，如图7和图8所示，照明光源13位于主光轴的一侧，且照明光源13发出的照明光经网膜物镜11形成的会聚光照亮角膜位于主光轴的另一侧，经角膜反射的光以偏离主光轴较大的角度反射，不会被反射至网膜物镜11中，从而防止角膜反射光的影响，消除角膜反射光造成的鬼像和杂散光。此外，由于角膜距离瞳孔很近，而照明光源13是成像在瞳孔附近的，所以角膜被照亮的表面经过网膜物镜11所成的像的位置，也在照明光源13附近。因此，进一步设置光阑12紧邻照明光源13设置，以过滤残余的进入网膜物镜11的角膜反射的照明光。光阑12还能够对角膜外其它的眼睛组织和网膜物镜11对照明光源13的反射形成的鬼像和杂散光进行抑制。
照明光源13具有至少一种颜色。优选地，照明光源13可采用近红外光。由于人眼对近红外光不敏感，瞳孔不会闭合，且对人眼伤害较小，优选采用近红外光作为预览成像的照明光源；可使近红外光工作在连续状态，实时拍摄眼底的动态视频，并且实现对焦操作。优选地，照明光源13可采用白光。由于人眼对白光比较敏感，瞳孔会收缩，因此白光照明时可以采用脉冲型的白光照明，在瞳孔来不及收缩的时间段，完成高分辨率彩色图像的拍色，以配合医疗诊断。优选地，照明光源13采用近红外光和白光配合设置，成像时先使用连续近红外光照明进行预览和对焦操作，对焦清晰时，再用脉冲白光抓拍高分辨率图像。
具体的，照明光源13和光阑12的结构优选如图9所示，光阑12中部具有圆形的通光孔121，光阑12除通光孔121外不透光。照明光源13包括若干个白光光源131和若干个近红外光源132，且若干白光光源131和若干近红外光源132均匀混合成环状排列。照明光源13紧邻光阑12，优选照明光源13固定在光阑12上。
照明光源13在眼底形成的照明效果如图10所示。每个光源在眼底形成一个照明光斑，若干个光源的光斑强度叠加的效果，会得到均匀的照明场。通过增加光源的数目，和增加单个光源的照明光斑的直径相对于这些光斑的圆心所在的圆的直径比，可进一步增加得到最终的照明均匀度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
